下一代無線局域網(wǎng)

前言

　　我們使用計(jì)算設(shè)備的環(huán)境與方式在最近10年內(nèi)發(fā)生了許多深刻的變化，這些變化包括筆記本電腦和智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備得到廣泛普及，在一些用戶群體中，甚至超過了人均一部的水平；計(jì)算設(shè)備多媒體功能的增強(qiáng)使得用戶所能接入到的以及網(wǎng)絡(luò)所能提供的媒體內(nèi)容量爆炸性地增長(zhǎng)；基于互聯(lián)網(wǎng)的云計(jì)算促進(jìn)了各種資源的互相連接與融合；主干網(wǎng)和最后一千米部署的光纖把寬帶接入家家戶戶：無論是辦公、居家還是旅行，無線都曰益成為用戶所追求的體驗(yàn)。所有這些變化直接或間接地對(duì)802.11的性能提出了更高的要求，促使這一誕生于20世紀(jì)90年代的標(biāo)準(zhǔn)不斷發(fā)展。802.11n的公布就是這一過程中最近的里程碑。　　作為絕大部分無線局域網(wǎng)所采用的技術(shù)，802.11系統(tǒng)和設(shè)備的部署非常廣泛。對(duì)這樣一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重大的性能升級(jí)，而且同時(shí)還要保持與傳統(tǒng)設(shè)備的共存與兼容性，其復(fù)雜性和挑戰(zhàn)性可想而知。本書是迄今為止唯一一本詳細(xì)講解802.11n物理層和媒體接入控制層的著作，涵蓋對(duì)標(biāo)準(zhǔn)文本的權(quán)威解讀和標(biāo)準(zhǔn)由來的全面討論。本書首先是讀者深入學(xué)習(xí)了解和管理802.11n網(wǎng)絡(luò)的參考手冊(cè)。更重要的是，身為802.11n標(biāo)準(zhǔn)提議、演進(jìn)和最終定稿的見證人，作者在書中花費(fèi)了大量篇幅講解“為什么”、“怎么做”和“哪些沒有被選擇”這些在協(xié)議文本中完全看不到的內(nèi)容。這對(duì)于深入理解一個(gè)復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，尤其是802.11n這樣的標(biāo)準(zhǔn)大有裨益。本書體現(xiàn)了不可多得的來自最權(quán)威作者的觀點(diǎn)，有助于讀者從系統(tǒng)架構(gòu)的角度，培養(yǎng)自己思考和參與制定標(biāo)準(zhǔn)的能力。本書對(duì)理解和設(shè)計(jì)目前的許多無線基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的熱門技術(shù)，如無線城市、固定移動(dòng)融合、高速數(shù)據(jù)終端應(yīng)用等具有指導(dǎo)意義。書內(nèi)豐富的網(wǎng)絡(luò)實(shí)例和模擬結(jié)果也使它成為一本不可多得的案頭必備書。　　本書最終得以出版，離不開合作者的專業(yè)精神和朋友們的熱情幫助。趙利博士對(duì)本書物理層部分有關(guān)章節(jié)的翻譯和審閱工作做出了很大貢獻(xiàn)。黃銘峰協(xié)助完成了大量的文字和圖表編輯工作。黎家亮對(duì)初稿進(jìn)行了審閱并給出了許多中肯的意見和建議。需要感謝的還有彭鵬、李暾、汪騰、鐘靜、駱佳、胡迪、黃樂知等，謝謝你們！

內(nèi)容概要

本書全面描述了802.11n的協(xié)議原理、實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)和關(guān)鍵新功能，對(duì)802.11n的吞吐率、強(qiáng)健性和可靠性方面的增強(qiáng)功能(如MIMO、40MHz信道以及分組聚合等)進(jìn)行了深入討論，并給出了與先前版本802.11協(xié)議族的兼容問題和互操作性的總結(jié)。    本書適合于無線局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)、組網(wǎng)和工程技術(shù)人員以及相關(guān)領(lǐng)域(蜂窩通信系統(tǒng)、城域無線網(wǎng))的工程技術(shù)人員閱讀，也可用作高等院校相關(guān)專業(yè)師生的參考資料。

書籍目錄

第1章　背景介紹　1.1　IEEE 802.11沿革　1.2　高吞吐率與802.11n沿　　1.2.1　高吞吐率研究組　　1.2.2　高吞吐率任務(wù)組(TGn)的成立　　1.2.3　提案征稿　　1.2.4　手持設(shè)備　　1.2.5　提案合并　　1.2.6　802.11n修訂草案　1.3　802.11n的環(huán)境與應(yīng)用　1.4　802.11n的主要特性　1.5　各章綜覽　參考文獻(xiàn)第一部分　物理層　第2章　正交頻分復(fù)用　　2.1　背景知識(shí)　　2.2　與單載波調(diào)制的比較　　參考文獻(xiàn)　第3章　MIMO/SDM基礎(chǔ)　　3.1　單入單出(802.11a/g)背景知識(shí)　　3.2　多入多出基礎(chǔ)知識(shí)　　3.3　空分復(fù)用基礎(chǔ)知識(shí)　　3.4　MIMO環(huán)境　　3.5　802.11n傳播模型　　　3.5.1　脈沖響應(yīng)　　　3.5.2　天線相關(guān)性　　　3.5.3　多普勒模型　　　3.5.4　物理層損傷　　　3.5.5　路徑損失　　3.6　線性接收機(jī)的設(shè)計(jì)　　3.7　最大似然估計(jì)　　參考文獻(xiàn)　　附錄3.1　802.11n信道模型　第4章　與傳統(tǒng)11a/g OFDM設(shè)備間的PHY互操作性　第5章　高吞吐率　第6章　強(qiáng)健性第二部分　媒體接入控制層　第7章　媒體接入控制　第8章　MAC吞吐率提升措施　第9章　高級(jí)信道接入技術(shù)　第10章　互操作與共存　第11章　MAC幀格式第三部分　傳輸波束成型　第12章　傳輸波束成型縮略語表

章節(jié)摘錄

　　第7章媒體接入控制　　媒體接入控制（MAC）層提供了眾多功能，其中的尋址與信道接入控制使得同一網(wǎng)絡(luò)上的多個(gè)站點(diǎn)之間相互通信成為可能。IEEE802.11常被稱為無線以太網(wǎng)。從尋址和信道接入的角度來說，802.11與成為802.3標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)確有相似之處。作為IEEE802局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)家族中的一員，由于IEEE802.11使用I：EEE802的48位全地址空間，它與以太網(wǎng)在鏈路層上兼容。802.11MAC也支持對(duì)無線媒體的共享接入，這是通過一種被稱為帶碰撞避免的載波偵聽多址（CSMA／CA）的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。該技術(shù)與最初的（共享媒體）以太網(wǎng)上的帶碰撞檢測(cè)的載波偵聽多址（CSMA／CD）相類似。兩種技術(shù)的共同之處在于，如果檢測(cè)信道的結(jié)果是“空閑”，則站點(diǎn)被允許傳輸；如果檢測(cè)信道的結(jié)果是“繁忙”，則站點(diǎn)后延傳輸。盡管如此，以太網(wǎng)與802.11運(yùn)行所基于的傳輸媒體很不一樣，決定了兩種技術(shù)也有一定的差別?！　∫蕴W(wǎng)信道接入?yún)f(xié)議的基本原理是：首先等待信道變?yōu)椤翱臻e”，然后開始傳輸，如果在傳輸過程中檢測(cè)到碰撞的話，則停止傳輸并且開始一個(gè)隨機(jī)回退時(shí)段。而在無線媒體中傳輸時(shí)，發(fā)射機(jī)不可能檢測(cè)到碰撞。因此802.11信道接入?yún)f(xié)議試圖避免碰撞。一旦信道變成“空閑”，站點(diǎn)開始等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)段，在此期間其繼續(xù)進(jìn)行媒體偵聽。如果直到等待時(shí)段結(jié)束時(shí)信道仍為“空閑”，則站點(diǎn)開始傳輸。由于一般來說另外一個(gè)等待接入媒體的站點(diǎn)會(huì)選擇不同的時(shí)段長(zhǎng)度，因此隨機(jī)時(shí)段能降低碰撞幾率。這就是CSMA／CA的原理。　　CSMA／CA技術(shù)所支持的簡(jiǎn)單分布式、基于競(jìng)爭(zhēng)的接入?yún)f(xié)議構(gòu)成了802.11MAC協(xié)議的基礎(chǔ)，也是與以太網(wǎng)有不同開始之處。無線媒體與有線介質(zhì)差異很大，其具備數(shù)項(xiàng)額外特性?！　。?）無線媒體上很容易產(chǎn)生傳輸錯(cuò)誤。因此一個(gè)低延遲、鏈路層級(jí)別的錯(cuò)誤恢復(fù)機(jī)制會(huì)對(duì)其大有幫助。　?。?）在無線媒體上，不是每個(gè)站點(diǎn)都能“聽到”其他所有站點(diǎn)。一些站點(diǎn)可能能“聽到”在數(shù)據(jù)交換一端的站點(diǎn)，而不能“聽到”遠(yuǎn)端的站點(diǎn)（隱藏節(jié)點(diǎn)問題）?！　。?）距離和其他環(huán)境因素對(duì)信道所能支持的數(shù)據(jù)速率影響很大。同時(shí)，由于站點(diǎn)的移動(dòng)性或者環(huán)境改變，信道狀況也可能隨著時(shí)間改變。站點(diǎn)需要持續(xù)不斷地調(diào)整它們之間交換信息的數(shù)據(jù)速率來優(yōu)化吞吐率?！　。?）站點(diǎn)通常是移動(dòng)的，因此需要能讓它們?cè)诟淖兾恢脮r(shí)與不同的WLAN關(guān)聯(lián)與去關(guān)聯(lián)的管理機(jī)制?！　”菊陆榻B了802.11n引入增強(qiáng)內(nèi)容之前的802.11MAC：的概要。介紹了協(xié)議層的背景信息之后，再介紹802.11管理功能的概要。后續(xù)介紹信道接入和數(shù)據(jù)傳送方面的詳細(xì)內(nèi)容。

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